• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    En två-atom kvantduett

    Två magnetiskt kopplade atomer på en yta skyddar spinntillstånden från miljön. Spetsen på ett scanningstunnelmikroskop används för att elektriskt detektera och styra atomernas spinntillstånd. Upphovsman:IBS

    Forskare vid Center for Quantum Nanoscience (QNS) inom Institute for Basic Science (IBS) uppnådde ett stort genombrott för att skydda kvantegenskaperna hos enstaka atomer på en yta. Forskarna använde magnetismen hos enstaka atomer, känd som spin, som en grundläggande byggsten för kvantinformationsbehandling. Forskarna kunde visa att genom att packa två atomer nära varandra kunde de skydda sina sköra kvantegenskaper mycket bättre än för bara en atom.

    Snurren är ett grundläggande kvantmekaniskt objekt och styr materialens magnetiska egenskaper. I en klassisk bild, snurren kan ofta betraktas som en kompassnål. Nålens nord- eller sydpol, till exempel, kan representera snurr upp eller ner. Dock, enligt kvantmekanikens lagar, snurren kan också peka åt båda hållen samtidigt. Detta superpositionstillstånd är mycket ömtåligt eftersom interaktionen mellan snurrningen och den lokala miljön orsakar nedtonning av superpositionen. Att förstå avfasningsmekanismen och förbättra kvantkoherensen är en av de viktigaste ingredienserna mot spinnbaserad kvantinformationsbehandling.

    I den här studien, publicerad i tidningen Vetenskapliga framsteg i 9 november, 2018, QNS -forskare försökte undertrycka dekoherensen hos enstaka atomer genom att montera dem nära varandra. Snurrarna, för vilka de använde enstaka titanatomer, studerades med hjälp av en skarp metallspets av ett skanningstunnelmikroskop och atomernas spinntillstånd detekterades med hjälp av elektronspinnresonans. Forskarna fann att genom att föra atomerna väldigt nära varandra (1 miljon gånger närmare än en millimeter), de kunde skydda superpositionstillstånden för dessa två magnetiskt kopplade atomer 20 gånger längre jämfört med en individuell atom.

    "Som en falang, de två atomerna kunde skydda varandra mot yttre påverkan bättre än på egen hand, "sa Dr Yujeong Bae, forskare vid QNS och första författare till studien. "På det sättet, de intrasslade kvanttillstånden vi skapade påverkades inte av miljöstörningar som magnetfältbrus. "

    "Detta är en betydande utveckling som visar hur vi kan konstruera och känna av atomernas tillstånd. Detta gör att vi kan utforska deras möjligheter att användas som kvantbitar för framtida kvantinformationsbehandling, "sade prof. Andreas Heinrich, direktör för QNS. I framtida experiment, forskarna planerar att bygga ännu mer sofistikerade strukturer för att utforska och förbättra kvantegenskaperna hos enstaka atomer och nanostrukturer.

    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com